Nền móng: Là lớp đất nằm dưới móng chịu toàn bộ hoặc phần lớn tải trọng của công trình, còn được gọi là đất nền.. YÊU CẦU THIẾT KẾ 1.Nền móng Để xác định tính chất của đất nền nhằm đảm
Trang 1CHƯƠNG 2 NỀN VÀ MÓNG KIẾN TRÚC
A KHÁI NIỆM CHUNG
I MÔ TẢ
1 Nền móng:
Là lớp đất nằm dưới móng chịu toàn bộ hoặc phần lớn tải trọng của
công trình, còn được gọi là đất nền
Là bộ phận có tác dụng truyền lực từ trên xuống chống lực đạp của
nền nhà hoặc lực đẩy ngang của khối đất và nước ngầm bao quanh tầng hầm Thường được cấu tạo dày hơn tường nhà nên nhô ra hơn
chân tường nhà, tạo cảm giác chắc chắn và bề thế cho nhà
Trang 2c Gối móng:
Là bộ phận chịu lực chính của móng được cấu tạo theo tiết diện chữ nhật hoặc hình tháp hay dật bậc nhằm tác dụng giảm dần áp suất truyền tải đến đáy móng
d Đáy móng và lớp đệm:
Đáy móng: mặt tiếp xúc nằm ngang giữa móng và đất nền
Lớp đệm: lớp có tác dụng làm chân để làm phẳng nhằm phân đều
áp suất dưới đáy móng Vật liệu được dùng là: bêtông, gạch vỡ hoặc
đá xanh có mác 25#, 50#, 75#, dày 10cm-15cm hoặc là lớp cát đầm chặt
Trang 3e.Chiều sâu chôn móng:
Là khoảng cách từ đáy móng tới mặt đất thiên nhiên hoặc
mặt đất thực hiện Trị số được chọn sẽ tùy thuộc tình hình đất đai, tính chất của nước ngầm, khí hậu, lực tác động từ ngoài, đặc điểm của bản thân công trình, kết cấu móng và phương pháp thi công cùng tình trạng của công trình kế cận nếu có
II YÊU CẦU THIẾT KẾ 1.Nền móng
Để xác định tính chất của đất nền nhằm đảm bảo khả năng chịu lực
tương ứng và thông qua đó chọn giải pháp của nền móng thích hợp cho công trình, việc thiết kế cần tiến hành theo các yêu cầu:
-Sự ổn định và cường độ của móng, kết cấu chịu lực của toàn bộ
ngôi nhà và đất nền cần giải quyết đồng bộ như một toàn thể thống nhất
- Thăm dò cơ cấu địa chất để có đủ dữ kiện về sự phân lớp, chiều
dày lớp đất, loại đất…
Trang 4
- Nghiên cứu điều kiện thủy văn: chủ yếu về mức dao động theo mùa của nước ngầm, các thành phần hóa chất trong nước ngầm.
- Thông qua tính toán để đảm bảo sự biến dạng không được vượt quá trị số giới hạn cho phép sử dụng công trình được bình thường, và sức chịu tải cần phải đủ để không xảy ra mất ổn định hoặc phá hoại đất nền
2 Móng
Là bộ phận được cấu tạo chôn khuất ở dưới mặt đất khi xây dựng
xong rất khó mà kiểm tra cũng như sửa chữa Do đó, khi thiết kế
móng, phải tiến hành một số tính toán nhất định nhằm chọn một giải pháp, cùng xác định những kích thước thích hợp nhất theo các yêu cầu:
- Đảm bảo đủ cường độ về ổn định để chịu tải (sức chịu nén căn bản) Đáy móng phải thẳng góc với hướng truyền tải từ trên xuống
- Chiều sâu chôn móng và các loại móng do địa chất nơi xây dựng, cao độ của mực nước ngầm, lực tác động ở đỉnh móng và quyết định chọn giải pháp hợp lý để chiều sâu chôn móng nhỏ nhất và thỏa mãn các yêu cầu về cường độ, ổn định cho công trình
Trang 5
- Hình thể, kết cấu và thực hiện móng còn tùy thuộc vào tính chất đất
nền và tác động đến móng bao gồm các loại nước mặt, nước ngầm và nước thải
- Giải pháp kết cấu móng phải đảm bảo sự vững chắc, độ bền lâu, chất
lượng của chính công trình cũng như các công trình kế cận (nếu có) Đồng thời phù hợp với yêu cầu và chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật (thi công nhanh, tiết giảm giá thành vì giá thành xây dựng nền móng thường chiếm khoảng 20% - 50% của giá thành toàn bộ công trình
B PHÂN LOẠI VÀ TRƯỜNG HỢP ÁP DỤNG
I PHÂN LOẠI
1.Nền móng:
Căn cứ vào tài liệu thăm dò địa chất và thử nghiệm cùng tính toán để
xử lý nền móng đất nền được chia làm 2 loại: đất nền tự nhiên và đất
nền nhân tạo.
Trang 6Đất nền tự nhiên:
Loại đất nền có đủ khả năng chịu lực, các lớp đất dưới đáy móng vẫn nằm nguyên với thế nằm của chúng khi chịu tải Với loại đất nền này, việc thi công sẽ đơn giản, nhanh, giá thành hạ, chỉ cần đào rảnh móng hoặc hố móng phẳng, hoặc hình thang hơi dốc và trải một lớp cát đệm dưới móng
Đất nền nhân tạo
Loại đất nền yếu, không đủ khả năng chịu lực, cần cải tạo, gia cố để nâng cao cường độ, sự ổn định, đồng thời giảm tính thấm nước của đất nền, bảo đảm yêu cầu chịu tải từ móng xuống
Tùy thuộc cơ cấu địa chất và các điều kiện địa chất thủy văn, đất nền nhân tạo được gia cố theo 5 phương pháp:
+ Phương pháp nén chặt đất:
Đầm nện: Dùng các loại đầm hoặc các tấm nặng để chặt đất ở hố móng Có thể trải thêm đá sỏi, đá dăm để tăng cường khả năng chịu lực của đất nền
Nén chặt bằng cọc đất: áp dụng cho trường hợp đầm chặt đất lún ướt dưới sâu, được thực hiện bằng cách đóng lỗ
Trang 7Hạ mực nước ngầm: Dùng bơm hút nước từ một hệ thống giếng thu nước
+Phương pháp thay đất
Lớp đất yếu sẽ được bốc dời đi để thay bằng một lớp đất khác như sỏi, cát Áp dụng khi lớp đất yếu ở trong phạm vi không quá lớn với độ sâu nhỏ
+Phương pháp keo kết
Áp dụng đối với tầng đất có khả năng thẩm thấu nhất định và
bằng phương cách dùng các vật liệu liên kết bơm phụt vào trong đất, để nâng cao khả năng chịu lực của đất, đồng thời làm cho đất không thấm nước
+Phương pháp đóng cọc
Dùng cọc bằng gỗ, tre, thép hoặc bêtông cốt thép và cũng có khi
dùng cọc cát để đóng xuống đất nền làm cho đất nén chặt hoặc do
ma sát giữa cọc và đất làm cho sức chịu tải của nền đất tăngthêm
Tùy theo cách làm việc của cọc, ta phân thành 2 loại:
Cọc chống: là loại cọc được xuyên qua lớp đất mềm bên trên và trực tiếp truyền tải trọng trên lớp đất cứng ở phía dưới
Trang 8Cọc ma sát: là loại cọc được đóng đến vị trí lưng chừng trong lớp đất mềm, tác dụng chủ yếu của cọc là lực ma sát giữa thân cọc và đất để chống đỡ công trình hoặc làm chặt đất trong các công trình dân dụng ở nước ta, thường dùng cọc tre, tràm theo mật độ trung bình 25cọc/m2 Ø 80-100mm với chiều dài 2,50m cho cọc tre và 4-5m cho cọc tràm.
+ Phương pháp điện và nhiệt
Là phương pháp ứng dụng hiện tượng điện thấm để tập trung nước mà bơm hút cho thoát làm khô đất, đồng thời đưa dung dịch hóa chất vào để làm chắc đất
Trang 9
b.Móng mềm:
Móng được cấu tạo với vật liệu chịu lực kéo, nền và móng, tải trọng tác động trên đỉnh móng bao nhiêu thì ở dưới đấy móng cũng vẫn bấy nhiêu
Trang 102.2Theo hình thức chịu lực:
a.Móng chịu tải đúng tâm:
Loại móng đảm bảo hướng truyền lực thẳng đứng từ trên xuống trùng vào phần trung tâm của đáy móng đáp ứng được yêu cầu chịu lực tốt nhất cùng với sự phân phối lực đều dưới đáy móng
Trang 112.3 Theo hình thể móng:
a.Móng chiếc (móng côi):
Là loại móng riêng biệt, chịu tải trọng tập trung, gối móng được chế tạo theo khối lập phương, tháp cụt, giật cấp với vật liệu bằng gạch, đá, betong hoặc betong cốt thép
Khi sức chịu tải của đất nền quá yếu kém so với tải trọng công trình
và bề rộng của các đáy móng chiếc hoặc móng băng gần sát nhau, gây nên hiện tượng chồng áp suất trong đất nền Diện tích đáy móng bằng diện tích xây dựng
Trang 122.4 Theo đặc tính chịu tải
a.Chịu tải trọng tĩnh
Là loại móng sẽ chịu tác động của tải trọng thường xuyên xuất liên tục khi thi công hoặc khi sử dụng như trọng lượng bản thân của các bộ
phận và kết cấu công trình, cùng áp lực của đất Hầu hết các loại
móng của nhà dân dụng đều được tính toán và chọn lựa để đáp ứng yêu cầu chịu tải trọng tĩnh
b.Chịu tải trọng động
Loại móng chịu tải trọng tạm thời có thể không xuất hiện vào các thời
kỳ nhất định như tải trọng gió, áp lực sóng biển, đặc biệt là động đất
và sự rung của móng Giải pháp móng đặc biệt được chọn áp dụng
trong trường hợp này là móng chống chấn động
2.5 Theo phương cách cấu tạo
a.Móng toàn khối
Loại móng được xây hoặc đúc ngay tại hiện trường
b.Móng lắp ghép
Loại móng được lắp ghép với các bộ phận được chế tạo trước bằng beetong cốt thép tại cơ xưởng
Trang 132.6 Theo phương pháp thi công
a Móng nông
Loại móng được xây hay đúc trong hố móng đào toàn bộ với chiều
sâu chôn móng <5m Áp dụng cho các công trình kiến trúc nhẹ hoặc trên đất nền có sức chịu tải cao ở ngay trên mặt Hình thức móng được ứng dụng trong trường hợp này thường là móng băng, móng chiếc và móng bè
b Móng sâu
Loại móng khi thực hiện thì không cần đào hoặc chỉ đào một phần hố móng và sẽ dùng giải pháp cấu tạo để chuyển tải trọng từ trên xuống thông qua móng vào lòng đất nền, đạt chiều sâu thiết kế như giải pháp móng trên cọc Áp dụng trường hợp tải trọng công trình tương đối lớn
mà lớp đất nền chịu tải lại ở dưới sâu
c.Móng dưới nước
Móng sẽ được thực hiện trong vùng đất ngập nước như ở ao hồ, sông, rạch, biển Phương cách tiến hành thực hiện loại móng này là xây
dựng những bờ vây kín nước bao quanh vị trí móng công trình để
bơm thoát nước làm khô khi thi công móng
Trang 142.7 Theo tình trạng ngấm nước của đất nền chịu tải
c Nền đất ngập nước
Áp dụng phương pháp thi công móng dưới nước và sẽ tùy yêu cầu của công trình mà chọn giải pháp móng phù hợp như các loại móng băng, móng chiếc, móng bè, hoặc trên cọc
Trang 15II GIẢI PHÁP MÓNG CHO NHÀ TƯỜNG KHỐI
Tùy theo điều kiện địa chất của đất nền dưới công trình mà ta có thể
chọn áp dụng một loại móng như sau:
+Khi đất nền chặt và có tính lún nhỏ:
Móng băng khi tải trọng nhỏ và trung bình
Móng bè bằng beetong cốt thép khi trọng tải lớn
+Khi đất nền yếu
Móng băng khi tải trọng nhỏ (nhà ít tầng) Móng băng trên cọc đất, cọc cát hoặc lớp đệm cát, sỏi
khi tải trọng trung bình
Móng bè hoặc móng trên cọc, móng trên giếng chìm
khi trọng tải lớn
+Khi ở dưới lớp đất chặt có lớp đất yếu
Móng băng khi lớp trên có chiều dày lớn
Móng trên cọc hoặc trên lớp đệm cát, sỏi khi lớp trên
có chiều dày nhỏ và lớp dưới có chiều dày lớn
Trang 16
+Khi các lớp đất nền có chiều dày khác nhau
Giải pháp móng bè với bản móng liên tục hoặc có sườn
tại những chỗ có các lớp đất nền thay đổi chiều dày quá nhiều hoặc tại những chỗ có số tầng nhà thay đổi thì cần cấu tạo khe lún
Giải pháp móng băng đặt ở các công trình khác nhau
theo chiều dốc của lớp đất nền chịu tải
Giải pháp móng cọc với đầu cọc nằm ở mức sàn tầng
hầm
C CẤUTẠO CÁC LOẠI MÓNGI.CẤU TẠO MÓNG NÔNG
1.Móng dưới tường 1.1Móng băng dưới tường
a.Vật liệu
Dùng vật liệu chịu nén tốt như gạch, đá, bêtông Áp dụng
cho công trình nhỏ, vừa <4 tầng và sức chịu nén của nền đất >1,5kg/cm2
Móng gạch được dùng khi chiều rộng của móng
B<1,50m với gạch có cường độ >75kg/cm2
Trang 17Móng đá hộc xây dựng với chiều rộng của móng B>50
cm, chiều cao giật bậc từ 35-60 cm, tùy theo loại đá đã gia công hoặc chưa gia công bảo đảm đủ 2 lớp xây
dựng cho mỗi bậc và cường độ của đá lớn hơn 200kg/cm2
Móng bêtông: loại móng có khả năng chịu lực cao, thường được áp dụng trong trường hợp chiều sâu chôn móng lớn
b.Hình thức
Móng mương có tiết diện ngang theo hình chữ nhật cấu tạo trong lòng hố móng được đào theo hình thức
mương hoặc rãnh với chiều sâu chôn móng H ≥ 60cm,
chiều cao gối móng h≤ 35cm với móng beetong và tùy theo góc khuếch tán áp lực trong gối móng có thể là 1/1, ½, 1/3 với h bằng a, 2a, 3a Chiều dày lớp đất phủ
đỉnh móng I ≥ 15-20cm đối với mặt đất tự nhiên (với b
là bề dày của tường đặt trên đỉnh móng và B=b+2h khi h=a)
Trang 18Móng chân vạt có tiết diện ngang theo hình thang, với h>35cm, gờ móng 5-10cm tiết kiệm vật liệu ở phần ngoài của góc chuyển lực với móng bêtông =45o, h>100cm, B>200cm.
Móng hầm có tiết diện ngang theo hình giật bậc và chiều sâu chôn móng trong khoảng từ 3-5cm, loại móng băng áp dụng cho công trình kiến trúc không quan trọng và khi đất nền chịu tải ở sâu
Kích thước của giật bậc với chiều ngang từ 15-30cm, chiều cao từ 40-50cm tùy theo vật liệu cấu tạo móng, với móng bêtông thì
35cm< h < 100cm và B< 200cm
1.2 Móng chiếc dưới tường
Loại móng được áp dụng khi đất nền chịu tải tốt, khoảng cách giữa
2 móng từ 2,5m-4m để chịu đỡ tường bên trên bằng cách xây
vòm cuốn gạch, đá hoặc đúc dầm bê tông cốt thép đặt trên gối
móng
1.3 Móng dưới tường trên đất nền dốc
Cần phải sửa soạn và chia đất nền thành những mặt phẳng ngang có hình bậc cấp, đồng thời đáy móng được cấu tạo giật bậc với móng phân đoạn giật cấp Trường hợp đất chặt thì tỷ số giữa chiều cao a của bậc và chiều rộng l của bậc không được >1/1, khi a <100cm trường hợp đất không chặt thì a/l=1/2 khi a <50cm
Trang 192 Móng dưới cột
2.1 Móng chiếc dưới cột
Móng chiếc được cấu tạo bằng gạch đá xây hoặc bằng bê tông với hình thức giật bậc nhưng loại móng cứng này có nhược điểm vì bị khống chế bởi góc mở của móng nên khi gặp trường hợp cần mở rộng đáy móng thì phải tăng cả chiều cao gối móng, tăng trọng lượng và chiều sâu chôn móng vì thế khi móng cứng, phải chịu tải trọng lớn hơn
hoặc với tình hình địa chất phức tạp không cho phép tăng thêm chiều sâu chôn móng (như nước ngầm cao, tầng đất tốt không dày…) thì
hợp lý hơn cả là dùng móng bê tông cốt thép vì có thể giảm được
chiều sâu chôn móng, đồng thời có nhiều ưu điểm khi chịu tải trọng lệch tâm lớn
Móng chiếc thường có kích thước không lớn, có đáy hình vuông, chữ
nhật hoặc tròn, tuy nhiên với đáy móng vuông tốt hơn chữ nhật vì độ lún của đất nền dưới móng nhỏ hơn Vị trí dầm móng để chịu các
tường ngoài của công trình cần lưu ý kết hợp với việc chống thấm cho tường và chịu lực đạp của nền nhà
Trang 202.2Móng băng dưới cột
Móng băng còn gọi là móng dầm với sườn dưới và tạo thành hình đai
liên kết các chân cột móng băng dưới cột thường được chế tạo bằng
bê tông cốt thép (móng mềm) nhưng trước khi dùng giải pháp móng băng dưới cột thì phải xét đến phương án dùng móng chiếc, tuy nhiên khi phải mở rộng các móng băng dưới cột thì phải xét đến phương án dùng móng chiếc, tuy nhiên khi phải mở rộng các móng chiếc quá lớn, thì các móng này sẽ rất gần nhau do đó tốt nhất là dùng móng băng, vì
nó có tác dụng tốt về mọi mặt như vừa có tác dụng làm giảm áp lực đáy móng, và có tác dụng phân bố tải trọng đều lên mặt đất nền giảm thiểu chênh lệch lún giữa các cột và có khả năng chống chấn động để tăng cường sự vững chắc chung cho việc liên kết giữa kết cấu phần trên với móng, cần phải cấu tạo khối nách ở vị trí giao nhau giữa cột, dầm móng và gối móng
Trang 212.3 Móng dưới cột trên đất nền dốc
Để tránh hiện tượng chồng ứng suất trong đất nền giữa 2 móng có chiều sâu chôn móng khác nhau ở trên đất nền dốc, khoảng cách giữa 2 móng và vị trí của chúng phải đảm bảo điều kiện là góc nghiêng của mặt đất từ đáy móng đặt nông đến đáy móng đặt sâu phải nhỏ hơn hoặc bằng góc ma sát rong của đất nền (triền dốc tự nhiên của loại đất nền), a≤ φ, với α=300, với đất α=600